西安市護城河附近某工程降水設計實錄

呼建斌

(西北綜合勘察設計研究院，陜西 西安 710003)

1 工程概況

西安市護城河附近某降水工程環城西苑北內，東臨護城河，西臨環城西路，擬建建筑物地上2層，高度9 m，地下1層，框架結構。基坑上沿長度為51.20 m，寬度為34.00 m，基坑開挖深度9.90 m(基坑頂絕對標高397.40 m，基底絕對標高387.50 m)。

擬建場地東側距護城河約30 m，勘察期間護城河水面絕對標高約392.00 m，依據地下水的流通性和勘察報告(勘察水位絕對標高為388.39 m～388.49 m)，結合水位年變化幅度(約3.00 m)等綜合考慮設定降水水位絕對標高為391.33 m。為保證基礎施工，水位應降至基坑底面以下不小于1.0 m，因此，基坑內水位降深不小于4.83 m(絕對標高386.50 m)。

2 巖土工程條件

2.1 場地位置、地形地貌

根據勘察報告，場地經人工整平后地勢平坦，地面標高介于397.07 m ～398.53 m 之間。

地貌單元屬皂河二級階地。

2.2 地層

根據勘察報告，擬建場地地基土的組成自上而下為:人工填土;第四系全新統沖洪積黃土狀土、沖積粉質粘土、砂類土;上更新系及中更新系沖積粉質粘土及砂類土等。

2.3 水文地質條件

依據勘察報告，場地內主要地層為第四系晚更新世風積、殘積層，其地下水位埋藏較深。詳細勘察(2012年1月)期間測穩定地下水水位深度為8.90 m ～10.10 m，高程為388.39 m ～388.49 m。地下水位與季節、氣候、地下水賦存、補給及排泄有密切的關系，豐水期(10月～3月)間，地下水位會有所上升;旱季期間，地下水位會有所下降，水位年變化幅度約為3.00 m。

擬建場地地下水主要為第四系孔隙潛水，主要賦存于沖積砂層孔隙中。

第四系孔隙潛水補給源主要為大氣降水、草坪灌溉和護城河側向滲入補給。

由于擬建變電站基礎埋深較大(約－9.9 m)，建議采用基坑外井點降水方案進行基坑降水，降水設計所需的滲透系數采用15 m/d，同時應考慮場地東側護城河的補給作用。

綜合本地區實際工作經驗，本次降水設計滲透系數按10 m/d考慮。

3 基坑降水設計依據和原則

3.1 設計依據

本項目勘察報告和建筑物總平面圖依據相關規范和規程。

3.2 基坑降水設計原則

1)本基坑面積較大，地層富水性弱。通過比較，建議采用管井降水方案，在基坑上沿布置一個環狀降水井群，井點間距15 m左右。

2)本基坑采用矩形基坑進行驗算。

3)為了保證各部位基礎施工的正常進行，場地地下水應降至基底以下不小于1.0 m。

4 管井法

4.1 降水井深度確定

依據規范JGJ/T 111-98建筑與市政降水工程技術規范中6.3.2條中計算公式確定降水井深度為:

式中:H1——基坑深度(9.9 m);

H2——降水水位距坑底距離(1.0 m);

H3——降水井間距之半(7.5 m);

H4——降水期間地下水位變幅(3.0 m);

H5——過濾器長度(7.6 m);

H6——沉砂管長度(1.0 m)。

因此，本次降水井設計深度均按自然地面下30 m考慮。

4.2 基坑出水量計算

采用矩形基坑岸邊降水計算公式。

1)計算公式:

2)計算參數的確定:b＜0.5R，滿足岸邊降水公式。

3)計算結果:

4.3 干擾井群出水量計算

1)計算公式:

2)計算參數的確定:

3)計算結果:

計算得Qg＞Qd，滿足設計要求。

4.4 基坑中心點水位預測

1)計算公式:

2)計算結果:

經驗算，基坑中心點預測水位降深6.66 m，大于設計水位降深4.83 m，滿足設計要求(見表1)。

表1 第i個降水井到中心點的距離表 m

5 降水井施工與安裝

1)建議本次降水工程先完成1號降水井，然后進行抽水試驗，以驗證降水井的滲透系數、出水量及深度。

2)鉆孔開孔直徑不小于700 mm，終孔直徑不小于600 mm。孔身應保證垂直，孔斜度不小于1.5°。

3)由于本場地地面2 m以下地層主要為粘性土層，土體穩定性較好，因此基坑開挖前后均可施工降水井。

4)為保證降水井的滲透性，井管可采用無砂混凝土管，內徑500 mm。井管安裝時應高出地面300 mm～500 mm。

5)降水井完井后應立即洗井，洗井時間不少于3個臺班，要求基本達到水清，含砂量小于1/20 000。

6)管井法采用流量為4 m3/h～5 m3/h左右，揚程為20 m～30 m左右的潛水泵。

7)環形排水管道宜采用直徑不小于150 mm的管材，不宜少于兩個出水口。

6 降水過程中注意的問題

1)為保證基礎施工正常進行，降水井應提前7 d～10 d開啟。

2)應根據不同地段井的出水量大小配置不同型號和揚程的潛水泵，同時預備一定數量的備用潛水泵。

3)在降水工作啟動之前，應統一測量井內的水位，并按規范要求進行檢測。

4)降水過程中應隨時觀測出水含砂量，當含砂量超標或涌砂量有增大趨勢時，應立即停泵并查找原因及時解決涌砂問題，防止涌砂引起地面塌陷并對附近建(構)筑物基礎造成影響。

5)在降水過程中，為確保相鄰建(構)筑物的絕對安全，應對其布設監測點進行必要的變形監測(垂直和水平位移)。

[1] 西安市地鐵一號線一期工程桃園主變電站巖土工程勘察報告[R].西安:西北綜合勘察設計研究院，2012.

[2] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社，2007.